Что такое радиационный туман?

Примерное время чтения: 6 мин.

Радиационный туман — распространённое атмосферное явление, характеризующееся низкой видимостью, часто снижающей её до 200 метров и менее, и формированием непосредственно у поверхности земли. Его название «радиационный» нередко вызывает ложные ассоциации с ионизирующим излучением. Однако стоит отметить, что этот термин относится к механизму его образования — радиационному, то есть тепловому охлаждению земной поверхности, а не к радиоактивному загрязнению.

По своей метеорологической природе такой тип тумана не представляет радиационной опасности для человека, но его ключевая экологическая значимость проявляется в другом аспекте — в присутствии атмосферных загрязнителей.

Формирование радиационного тумана обусловлено процессом радиационного охлаждения, который происходит преимущественно в ясные или малооблачные ночи. В это время земная поверхность, нагревшаяся за день, начинает интенсивно терять тепло путём длинноволнового излучения в космос. В отличие от облаков, которые препятствуют этому процессу, ясное небо позволяет земле быстро охлаждаться, что приводит к значительному понижению температуры прилегающего слоя воздуха.

Как утверждают специалисты, суть его [явления] в том, что при малооблачном небе ночью происходит интенсивное охлаждение подстилающей поверхности за счет выделения длинноволновой радиации (излучения). Подстилающая поверхность существенно охлаждается, и приземный слой воздуха также охлаждается. В холодном воздухе происходит концентрация молекул водяного пара, это и называется туманом.

Это хорошо изученный физический процесс. При достижении этим слоем воздуха точки росы начинается конденсация водяного пара на микроскопических частицах, постоянно присутствующих в атмосфере — так называемых ядрах конденсации (аэрозолях, пыли, частицах солей). Образующиеся мельчайшие капли воды или кристаллы льда остаются во взвешенном состоянии, формируя видимый туман. Часто этот процесс сопровождается температурной инверсией, когда более холодный и плотный воздух у поверхности оказывается «заперт» под слоем более тёплого воздуха, что способствует удержанию тумана в приземном слое.

Для возникновения радиационного тумана необходим комплекс специфических метеорологических условий:

• ясное или малооблачное небо, обеспечивающее беспрепятственное тепловое излучение с поверхности;
• слабый приземный ветер (скорость менее 2-3 м/с) или полный штиль, предотвращающий вертикальное перемешивание воздуха и разрушение инверсии;
• высокая относительная влажность воздуха;
• достаточная продолжительность ночного периода для эффективного охлаждения.

Эти условия наиболее часто наблюдаются в условиях антициклона, гарантирующего стабильность атмосферы и отсутствие сильных ветров. Радиационные туманы классифицируются не только по фазовому состоянию и водосодержанию (выделяя сухие, мокрые и ледяные типы, причём ледяные туманы образуются при температурах воздуха ниже −10…−15°С и состоят из кристаллов льда), но и по характеру распространения.

Выделяют высокий туман, который образуется над обширными территориями суши в холодное время года из-за длительного охлаждения поверхности, формируясь преимущественно сверху и постепенно распространяясь вниз.

Другой вид — поземный туман, появляющийся невысоко над почвой, всего в нескольких метрах или десятках метров, преимущественно в ночное время, и часто локализующийся в низинах рельефа, оврагах и над болотистыми участками, где происходит интенсивное радиационное охлаждение и скапливается холодный воздух.

Вне зависимости от типа, радиационные туманы, как правило, образуются в ночное и утреннее время, достигая максимальной плотности к утру; их вертикальная протяжённость редко превышает несколько десятков или сотен метров.

Дисперсия тумана происходит естественным путём с восходом солнца: по мере прогревания воздуха водяные капли испаряются, или туман может трансформироваться в невысокую слоистую облачность. В 70% случаев радиационный туман рассеивается под воздействием солнечного тепла, а в 30% — из-за изменения синоптической ситуации. Именно поэтому при составлении прогнозов рассеивания таких туманов обязательно учитывается время года.

Специалисты указывают, что летом радиационный туман обычно рассеивается через 1-2 часа после восхода солнца при безоблачной погоде и через 2-3 часа при облачности. Осенью продолжительность туманов больше, чем летом, а зимой в антициклонах, при наличии мощного слоя инверсии, туман может стоять целые сутки и даже дольше. Иногда радиационный туман рассеивается благодаря укрупнению и выпадению частиц, что особенно характерно для зимнего периода. Также существует возможность искусственного рассеивания тумана, например, с помощью ультразвука, но этот метод не получил широкого распространения из-за больших затрат энергии.

Истинная экологическая значимость любого тумана, включая радиационный, проявляется в его способности выступать мощным вектором переноса и осаждения потенциально опасных веществ. Если в атмосфере присутствуют загрязняющие частицы (например, в результате техногенных аварий), миллионы микроскопических водяных капель тумана действуют как эффективные поглотители. Таким образом внутри туманного слоя происходит возрастание объемной активности воздуха в пределах тумана по сравнению с воздухом за его пределами.

Таким образом, радиационный туман — это не просто метеорологическое явление, влияющее на видимость и транспортную инфраструктуру. Его природа, основанная на тепловом излучении, отличает его от источников ядерной радиации. Тем не менее, как и любой другой туман, он приобретает жизненно важное значение в контексте экологической безопасности, выступая эффективным, хотя и невидимым, механизмом переноса и осаждения техногенных загрязняющих веществ.